UNIVERIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS
FACULTAD DE INGENIERÍA
CURSO BÁSICO
“CONSEVACIÓN DEL MOMENTO LINEAL”
LABORATORIO FIS 100
DOCENTE:
ING. ALFREDO ALVAREZ C.
ESTUDIANTE:
LESLIE GABRIELA CHUYMA SALAMANCA
GRUPO: “B”
DICIEMBRE 2020
Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Consigue puntos base para descargar
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Orientación Universidad
Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Busca documentos
Prepara tus exámenes con los documentos que comparten otros estudiantes como tú en Docsity
Busca tu universidad
Encuentra los documentos específicos para los exámenes de tu universidad
Video Cursos
Estudia con lecciones y exámenes resueltos basados en los programas académicos de las mejores universidades
Quiz
Responde a preguntas de exámenes reales y pon a prueba tu preparación
Consigue puntos base para descargar
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Comunidad
Pregúntale a la comunidad
Pide ayuda a la comunidad y resuelve tus dudas de estudio
Ebooks gratuitos
¡Nuestros e-books salva-estudiantes!
Descarga nuestras guías gratuitas sobre técnicas de estudio, métodos para controlar la ansiedad y consejos para la tesis preparadas por los tutores de Docsity
Sorteo para compartir informe de colisión
Tipo: Apuntes
2018/2019
1 / 14
Esta página no es visible en la vista previa
¡No te pierdas las partes importantes!
Documentos relacionados
Vista previa parcial del texto
¡Descarga INFOrME de colisión y más Apuntes en PDF de Física solo en Docsity!
UNIVERIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS
FACULTAD DE INGENIERÍA
CURSO BÁSICO
“CONSEVACIÓN DEL MOMENTO LINEAL”
LABORATORIO FIS 100
DOCENTE:
ING. ALFREDO ALVAREZ C.
ESTUDIANTE:
LESLIE GABRIELA CHUYMA SALAMANCA
GRUPO: “B”
DICIEMBRE 2020
CONSERVACIÓN DEL MOMENTO LINEAL
14.1 OBJETIVOS
General:
Estudio del momento lineal.
Aplicación del principio de conservación del momento lineal.
Específico:
Verificar la conservación de la cantidad de movimiento lineal en el
choqueunidimensional de dos partículas.
Determinar si se conserva o no la energía cinética durante el choque.
Determinar el coeficiente de restitución del choque
14.2 FUNDAMENTO TEÓRICO
14.2.1 CANTIDAD DE MOVIMIENTO LINEAL
La cantidad de movimiento lineal,es un vector p que tiene la misma dirección y sentido
que la velocidad y cuyo módulo es el producto de la masa por la velocidad:
p * mv
Derivando respecto al tiempo, obtenemos:
Que es otra manera de interpretar la segunda ley de Newton, si la cantidad de movimiento
de un cuerpo varía en función del tiempo, entonces existe una fuerza neta actuando sobre
ella.
m
2
Consideremos dos cuerpos que interaccionan
F1/
entre sí, pero que están aislados de sus 2
alrededores. Por la tercera ley de Newton las
m 1
F2/
Figura 14.
e
Velocidad relativa de
alejamiento
velocidad relativa de
acercamien to
Cuando dos cuerpos chocan parte de la energía que llevan se utilice en deformarlos o bien
se disipe en forma de calor, o puede que esta pérdida sea despreciable. Si en un choque
se conserva la energía cinética total de las partículas, el choque se considera elástico (o
perfectamente elástico), en este caso la conservación del momento lineal y de la energía
cinética determinan la velocidad de las partículas luego del choque. El coeficiente de
restitución para este tipo de choque es: e = 1.
Un choque es plástico (o perfectamente inelástico) cuando se produce la mayor pérdida
de energía posible y compatible con la conservación de cantidad de movimiento lineal total.
En el caso de choques frontales, esto supone que ambas partículas quedan adheridas una
a otra y el coeficiente de restitución es cero ( e = 0).
Finalmente, un choque se denomina inelástico si no se conserva la energía cinética y
luego del choque las partículas se mueven con velocidades distintas, en este caso el
coeficiente de restitución se halla entre 0 y 1.
En el experimento se verificará la conservación de cantidad de movimiento, para ello se
medirán las velocidades de dos deslizadores antes y después de la colisión.
14.3 MATERIALES
Carril de aire
2 deslizadores
Interfaz, photogate
Computador
Balanza
14.4 PROCEDIMIENTO
14.4.1 CHOQUE PLÁSTICO
- Conecte el carril a la bomba de aire y nivele.
- Conecte el detector de movimiento al extremo
opuesto donde se conecta la manguera de
aire
- Acomode un deslizador con la paleta para la
detección de movimiento y en un extremo (el
de la colisión) rellene plastilina.
- En el otro deslizador inserte la aguja para la
colisión.
- Conecte el photogate a la interfaz y de esta a
la computadora.
- Abra el archivo C. Momento lineal.xmbl y
coloque a cero el detector de movimiento con
el deslizador que tiene la paleta
aproximadamente a 90 cm.
- Mueva el deslizador con la paleta al extremo
del carril en el que se encuentra el sensor de
movimiento, acomode el otro móvil aproximadamente
reposo.
- Inicie la adquisición de datos y proporcione un impulso al móvil con la paleta.
- En la gráfica posición-tiempo que se obtiene se tienen dos líneas rectas, una a
continuación de la otra. Realice el ajuste lineal de ambas rectas para obtener la
velocidad antes del choque y después del choque.
- Mida la masa de los deslizadores con todos sus accesorios
- Repita tres veces.
14.4.2 CHOQUE ELÁSTICO
- Proceda de modo similar al
Photogate
Clavija para
Deslizador con
colisión
anterior inciso, pero usará dos
zebra
photogate para medir las
velocidades.
- En uno de los deslizadores
conecte un sujetador con liga y
en el otro una clavija de
colisión, encima de los
deslizadores instale las placas
(zebras) para usar con el
Clavija con liga
photogate, figura 14.3.
Figura 14.
- Conecte los photogate a la
interfaz y de esta a la
computadora.
- Inicie loggerPro y verifique que reconoce automáticamente los dos detectores de
movimiento.
- Disponga los deslizadores antes de los photogate, presione adquirir datos y
empuje los carritos uno hacia el otro.
- Los datos posición tiempo deben ajustarse para obtener las velocidades de los
deslizadores antes y después de la colisión.
- Mida la masa de los deslizadores con sus accesorios incluidos
- Repita dos veces más.
14.5 CÁLCULOS Y GRÁFICOS
14.5.1 CHOQUE PLÁSTICO
- Con los datos del video de x vs t, determine la velocidad del deslizador antes del
choque (v 1 ) y después del choque (V)
- Con las velocidades antes de la colisión y las masas de los deslizadores, calcule
la cantidad de movimiento antes de la colisión.
- Con las velocidades después de la colisión y las masas de los deslizadores,
calcule la cantidad de movimiento luego de la colisión.
- Calcule el porcentaje de diferencia entre la cantidad de movimiento del sistema
antes de la colisión con la cantidad de movimiento después de la colisión.
- Calcule el coeficiente de restitución para cada uno de los choques.
Determinando las velocidades después del choque
N S
x
𝑥 1
𝑥 1
2
S
x
𝑥 2
𝑥 2
2
S
y
𝑥 1
𝑥 2
𝑦 2
Errores de las medidas en las distancias
𝑠𝑥 1
3 , 95
5 ( 5 − 1 )
= 0 , 44 E
sx
𝑠𝑥 1
∗ 3 E
sx
= 1,33 Sx1 = 58,2 ± 1,3 [cm]
Sx1 = 58,2[cm] ± 2,3%
𝑠𝑥
0 , 31
5 ( 5 − 1 )
= 0 , 12 E
sx
𝑠𝑥 2
∗ 3 E
sx
= 0,37 Sx2 = 86,2 ± 0,
[cm]
Sx=86,2[cm]± 0,5%
Determinando las velocidades en cada eje “x” después del choque con las
ecuaciones
𝑥 1
𝑥 1
𝑔
2 𝐻
y
Δv
x
v
x
𝐸𝑠
𝑆
2
𝐸𝐻
2 ∗𝐻
2
Vx1:
𝑥 1
981
2 ∗ 88
= 137 , 4 y
Δv x
137 , 4
1 , 3
58 , 2
2
0 , 1
2 ∗ 88
2
→ Δv
x
v
x
= 137,4 ± 3,1 [cm/s] v
x
=1,4[m/s] ± 2,2%
*Encontrando la velocidad resultante después del choque
Propagación de errores para la velocidad resultante
ln 𝑣 1 =
1
2
ln(𝑣
2
1 𝑥
- 𝑣
2
1 𝑦
)
𝑑𝑣 1
𝑣 1
=
1
2
[
2 𝑣 1 𝑥 ∗ 𝑑𝑣 1 𝑥 + 2 𝑣 1 𝑦 ∗ 𝑑𝑣 1 𝑦
𝑣
2
1 𝑥
- 𝑣
2
1 𝑦
]
Δ𝑣 1
v
= √
(
𝑣 1 𝑥∗𝐸𝑣 1 𝑥
𝑣
2
1 𝑥
+𝑣
2
1 𝑦
)
2
- (
𝑣 1 𝑦∗𝐸𝑣 1 𝑦
𝑣
2
1 𝑥
+𝑣
2
1 𝑦
)
2
--------------- (15)
v 1
:
𝑣 1 =
√ 137 , 4
2
- 51 , 7
2
= 146 , 8
Δ𝑣 1
146 , 8
=
√ (
137 , 4 ∗ 3 , 1
137 , 4
2
- 51 , 7
2
)
2
- (
51 , 7 ∗ 1 , 9
137 , 4
2
- 51 , 7
2
)
2
→ Δ𝑣 1 = 2 , 97
v 1 = 146,8 ± 3,0 [cm/s] v 1 =1,5[m/s] ± 2%
*En el experimento la velocidad antes del choque también tiene una
peque velocidad en el eje “y” al rozar en una esquina a la esfera
entonces esa velocidad se la calculara partiendo por la conservación de
la cantidad de movimiento: P 0 =Pf
m
1
u
1y
= m
1
v
1y
- m 2
v
2y
u1y= (660,5 – 27,51,3)/66 u1y = - 0, 042
Como:𝑢
1 𝑦
1 𝑦
1 𝑥
1
*Como se muestra en la tabla anterior. Pero para ver la conservación
de la cantidad de movimiento tomare en cuenta estos últimos arreglos.
%𝑑𝑖𝑓 =
𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑚𝑎𝑥
−𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑚𝑖𝑛
𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑚𝑎𝑥
∗ 100% -----------
En el eje “x”: Pox=Pfx
P
ox
= m
1
u
1
=66*2,1= 138,6[g.m/s]
P
fx
= m
1
v
1y
+ m
2
v
2x
= 661,5+27,52,1=156,8 [g.m/s]
%𝑑𝑖𝑓 =
156 , 8 − 138 , 6
156 , 8
∗ 100% = 11 ,6%
- ¿Se conserva la energía cinética?
R.- Se conserva
- ¿Se conserva la energía mecánica?
R.- Se conserva
- ¿Se conserva la energía total?
R.- Se conserva
14.6 CUESTIONARIO
- Un carro de tren de 8000 kg se mueve hacia la derecha con una velocidad de 10
m/s. Este colisiona con otro vagón estacionado que tiene unamasa de 2000 kg.
Los carros quedan unidos y siguen viajando a lo largo de las vías. ¿Qué tan rápido
se mueven después de la colisión?
2. Dos bolas de plastilina chocan frontalmente, se adhieren y quedan en
reposo, ¿se verifica en éste caso la ley de conservación de la cantidad de
movimiento?
Si. Las bolas de plastilina absorben la energía del choque y se deforman.
Δpi = Δpf
p1i + p2i = p1f + p2f
m1·v1i + m2·v2i = m1·v1f + m2·v2f
Si v2f = v1f = 0 m/s:
m1·v1i + m2·v2i = m1·(0 m/s) + m2·(0 m/s)
m1·v1i + m2·v2i = 0
m1·v1i = - m2·v2i
Como el choque es frontal, las velocidades son contrarias:
v1i = - v2i
v1 = - v
Si las velocidades tienen igual módulo, las masas son iguales.
3. Se rocía una pared con agua empleando una manguera, la velocidad del
chorro de agua es de 5 m/s, su caudal es de 300 cm
3
/s, si la densidad del
agua es de 1 g/cm
3
y se supone que el agua no rebota hacia atrás, ¿cuál es
la fuerza promedio que el chorro de agua ejerce sobre la pared?
4. ¿Cuál el momento lineal de una pelota de 600 g que viaja a 24 km/h?
6,667m/s
0,6*(6,667) =4 N
El impulso es el cambio de cantidad de movimiento si hay una diferencia de cambio
de movimiento con la misma masa existirá una variación de velocidad, si una masa
cambia de velocidad hay un impulso y cambio de la cantidad de movimiento
8. Cuando vas en bicicleta a toda velocidad, ¿Quién tiene mayor momentum: tú
o la bicicleta?, ¿permite esto explicar porqué te irás de bruces sobre el
manubrio si la bicicleta se detiene abruptamente?
R.- El que tiene mayor momentum lineal es la bicicleta, ya que cuando la bicicleta
para, somos nosotros quienes salimos voalndo.
9. Una locomotora a diesel pesa 4 veces más que un vagón de plataforma. Si la
locomotora choca a 5 km/h contra el vagón que esta inicialmente en reposo,
¿a qué velocidad se mueven después de acoplarse?
R.- Como la masa se incrementa en 1 m porque la locomotora tiene una masa 4
veces mayor que la del vagón, lo que quiere decir que pasa de ser 4m a 5m la
velocidad se reduce en una quinta parte o sea a 4km/h
Antes del choque
mv= (4) (5km/h)*
Después del choque
mv=(5)(v)*
Se igualan:
(4) (5km/h) = (5)(v)
V= (4)(5) / (5)
V=4 km/h
10. Un pez de 5kg que nada a 1 m/s se come a otro pez de 1 kg que está en
reposo. ¿Cuál es la rapidez del pez grande un instante después de la
comida? ¿Cuál sería su rapidez si el pez pequeño estuviese nadando hacia
él a 4 m/s?
CONCLUSIONES
- La práctica realizada basada en un video de YouTube fue un poco difícil de realizar
debido a que la toma de datos de los experimentos fue tediosa. Sin embargo eso no
paró el proceso de aprendizaje de la experimentación.
- Pudimos demostrar que la parte práctica y la parte experimental se relacionan
estrechamente, en este caso, las operaciones de cantidad de momentos, es aplicable a
diferentes casos experimentales.